Metamath Proof Explorer


Theorem irrapxlem3

Description: Lemma for irrapx1 . By subtraction, there is a multiple very close to an integer. (Contributed by Stefan O'Rear, 13-Sep-2014)

Ref Expression
Assertion irrapxlem3 ⊢ A ∈ ℝ + ∧ B ∈ ℕ → ∃ x ∈ 1 … B ∃ y ∈ ℕ 0 A ⁢ x − y < 1 B

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 irrapxlem2 ⊢ A ∈ ℝ + ∧ B ∈ ℕ → ∃ a ∈ 0 … B ∃ b ∈ 0 … B a < b ∧ A ⁢ a mod 1 − A ⁢ b mod 1 < 1 B
2 1z ⊢ 1 ∈ ℤ
3 2 a1i ⊢ A ∈ ℝ + ∧ B ∈ ℕ ∧ a ∈ 0 … B ∧ b ∈ 0 … B ∧ a < b → 1 ∈ ℤ
4 simpllr ⊢ A ∈ ℝ + ∧ B ∈ ℕ ∧ a ∈ 0 … B ∧ b ∈ 0 … B ∧ a < b → B ∈ ℕ
5 4 nnzd ⊢ A ∈ ℝ + ∧ B ∈ ℕ ∧ a ∈ 0 … B ∧ b ∈ 0 … B ∧ a < b → B ∈ ℤ
6 simplrr ⊢ A ∈ ℝ + ∧ B ∈ ℕ ∧ a ∈ 0 … B ∧ b ∈ 0 … B ∧ a < b → b ∈ 0 … B
7 6 elfzelzd ⊢ A ∈ ℝ + ∧ B ∈ ℕ ∧ a ∈ 0 … B ∧ b ∈ 0 … B ∧ a < b → b ∈ ℤ
8 simplrl ⊢ A ∈ ℝ + ∧ B ∈ ℕ ∧ a ∈ 0 … B ∧ b ∈ 0 … B ∧ a < b → a ∈ 0 … B
9 8 elfzelzd ⊢ A ∈ ℝ + ∧ B ∈ ℕ ∧ a ∈ 0 … B ∧ b ∈ 0 … B ∧ a < b → a ∈ ℤ
10 7 9 zsubcld ⊢ A ∈ ℝ + ∧ B ∈ ℕ ∧ a ∈ 0 … B ∧ b ∈ 0 … B ∧ a < b → b − a ∈ ℤ
11 1m1e0 ⊢ 1 − 1 = 0
12 elfzelz ⊢ a ∈ 0 … B → a ∈ ℤ
13 12 ad2antrl ⊢ A ∈ ℝ + ∧ B ∈ ℕ ∧ a ∈ 0 … B ∧ b ∈ 0 … B → a ∈ ℤ
14 13 zred ⊢ A ∈ ℝ + ∧ B ∈ ℕ ∧ a ∈ 0 … B ∧ b ∈ 0 … B → a ∈ ℝ
15 elfzelz ⊢ b ∈ 0 … B → b ∈ ℤ
16 15 ad2antll ⊢ A ∈ ℝ + ∧ B ∈ ℕ ∧ a ∈ 0 … B ∧ b ∈ 0 … B → b ∈ ℤ
17 16 zred ⊢ A ∈ ℝ + ∧ B ∈ ℕ ∧ a ∈ 0 … B ∧ b ∈ 0 … B → b ∈ ℝ
18 14 17 posdifd ⊢ A ∈ ℝ + ∧ B ∈ ℕ ∧ a ∈ 0 … B ∧ b ∈ 0 … B → a < b ↔ 0 < b − a
19 18 biimpa ⊢ A ∈ ℝ + ∧ B ∈ ℕ ∧ a ∈ 0 … B ∧ b ∈ 0 … B ∧ a < b → 0 < b − a
20 11 19 eqbrtrid ⊢ A ∈ ℝ + ∧ B ∈ ℕ ∧ a ∈ 0 … B ∧ b ∈ 0 … B ∧ a < b → 1 − 1 < b − a
21 zlem1lt ⊢ 1 ∈ ℤ ∧ b − a ∈ ℤ → 1 ≤ b − a ↔ 1 − 1 < b − a
22 2 10 21 sylancr ⊢ A ∈ ℝ + ∧ B ∈ ℕ ∧ a ∈ 0 … B ∧ b ∈ 0 … B ∧ a < b → 1 ≤ b − a ↔ 1 − 1 < b − a
23 20 22 mpbird ⊢ A ∈ ℝ + ∧ B ∈ ℕ ∧ a ∈ 0 … B ∧ b ∈ 0 … B ∧ a < b → 1 ≤ b − a
24 7 zred ⊢ A ∈ ℝ + ∧ B ∈ ℕ ∧ a ∈ 0 … B ∧ b ∈ 0 … B ∧ a < b → b ∈ ℝ
25 9 zred ⊢ A ∈ ℝ + ∧ B ∈ ℕ ∧ a ∈ 0 … B ∧ b ∈ 0 … B ∧ a < b → a ∈ ℝ
26 24 25 resubcld ⊢ A ∈ ℝ + ∧ B ∈ ℕ ∧ a ∈ 0 … B ∧ b ∈ 0 … B ∧ a < b → b − a ∈ ℝ
27 0red ⊢ A ∈ ℝ + ∧ B ∈ ℕ ∧ a ∈ 0 … B ∧ b ∈ 0 … B ∧ a < b → 0 ∈ ℝ
28 24 27 resubcld ⊢ A ∈ ℝ + ∧ B ∈ ℕ ∧ a ∈ 0 … B ∧ b ∈ 0 … B ∧ a < b → b − 0 ∈ ℝ
29 4 nnred ⊢ A ∈ ℝ + ∧ B ∈ ℕ ∧ a ∈ 0 … B ∧ b ∈ 0 … B ∧ a < b → B ∈ ℝ
30 elfzle1 ⊢ a ∈ 0 … B → 0 ≤ a
31 8 30 syl ⊢ A ∈ ℝ + ∧ B ∈ ℕ ∧ a ∈ 0 … B ∧ b ∈ 0 … B ∧ a < b → 0 ≤ a
32 27 25 24 31 lesub2dd ⊢ A ∈ ℝ + ∧ B ∈ ℕ ∧ a ∈ 0 … B ∧ b ∈ 0 … B ∧ a < b → b − a ≤ b − 0
33 24 recnd ⊢ A ∈ ℝ + ∧ B ∈ ℕ ∧ a ∈ 0 … B ∧ b ∈ 0 … B ∧ a < b → b ∈ ℂ
34 33 subid1d ⊢ A ∈ ℝ + ∧ B ∈ ℕ ∧ a ∈ 0 … B ∧ b ∈ 0 … B ∧ a < b → b − 0 = b
35 elfzle2 ⊢ b ∈ 0 … B → b ≤ B
36 6 35 syl ⊢ A ∈ ℝ + ∧ B ∈ ℕ ∧ a ∈ 0 … B ∧ b ∈ 0 … B ∧ a < b → b ≤ B
37 34 36 eqbrtrd ⊢ A ∈ ℝ + ∧ B ∈ ℕ ∧ a ∈ 0 … B ∧ b ∈ 0 … B ∧ a < b → b − 0 ≤ B
38 26 28 29 32 37 letrd ⊢ A ∈ ℝ + ∧ B ∈ ℕ ∧ a ∈ 0 … B ∧ b ∈ 0 … B ∧ a < b → b − a ≤ B
39 3 5 10 23 38 elfzd ⊢ A ∈ ℝ + ∧ B ∈ ℕ ∧ a ∈ 0 … B ∧ b ∈ 0 … B ∧ a < b → b − a ∈ 1 … B
40 39 adantrr ⊢ A ∈ ℝ + ∧ B ∈ ℕ ∧ a ∈ 0 … B ∧ b ∈ 0 … B ∧ a < b ∧ A ⁢ a mod 1 − A ⁢ b mod 1 < 1 B → b − a ∈ 1 … B
41 rpre ⊢ A ∈ ℝ + → A ∈ ℝ
42 41 ad3antrrr ⊢ A ∈ ℝ + ∧ B ∈ ℕ ∧ a ∈ 0 … B ∧ b ∈ 0 … B ∧ a < b → A ∈ ℝ
43 42 25 remulcld ⊢ A ∈ ℝ + ∧ B ∈ ℕ ∧ a ∈ 0 … B ∧ b ∈ 0 … B ∧ a < b → A ⁢ a ∈ ℝ
44 42 24 remulcld ⊢ A ∈ ℝ + ∧ B ∈ ℕ ∧ a ∈ 0 … B ∧ b ∈ 0 … B ∧ a < b → A ⁢ b ∈ ℝ
45 simpr ⊢ A ∈ ℝ + ∧ B ∈ ℕ ∧ a ∈ 0 … B ∧ b ∈ 0 … B ∧ a < b → a < b
46 25 24 45 ltled ⊢ A ∈ ℝ + ∧ B ∈ ℕ ∧ a ∈ 0 … B ∧ b ∈ 0 … B ∧ a < b → a ≤ b
47 rpgt0 ⊢ A ∈ ℝ + → 0 < A
48 47 ad3antrrr ⊢ A ∈ ℝ + ∧ B ∈ ℕ ∧ a ∈ 0 … B ∧ b ∈ 0 … B ∧ a < b → 0 < A
49 lemul2 ⊢ a ∈ ℝ ∧ b ∈ ℝ ∧ A ∈ ℝ ∧ 0 < A → a ≤ b ↔ A ⁢ a ≤ A ⁢ b
50 25 24 42 48 49 syl112anc ⊢ A ∈ ℝ + ∧ B ∈ ℕ ∧ a ∈ 0 … B ∧ b ∈ 0 … B ∧ a < b → a ≤ b ↔ A ⁢ a ≤ A ⁢ b
51 46 50 mpbid ⊢ A ∈ ℝ + ∧ B ∈ ℕ ∧ a ∈ 0 … B ∧ b ∈ 0 … B ∧ a < b → A ⁢ a ≤ A ⁢ b
52 flword2 ⊢ A ⁢ a ∈ ℝ ∧ A ⁢ b ∈ ℝ ∧ A ⁢ a ≤ A ⁢ b → A ⁢ b ∈ ℤ ≥ A ⁢ a
53 43 44 51 52 syl3anc ⊢ A ∈ ℝ + ∧ B ∈ ℕ ∧ a ∈ 0 … B ∧ b ∈ 0 … B ∧ a < b → A ⁢ b ∈ ℤ ≥ A ⁢ a
54 uznn0sub ⊢ A ⁢ b ∈ ℤ ≥ A ⁢ a → A ⁢ b − A ⁢ a ∈ ℕ 0
55 53 54 syl ⊢ A ∈ ℝ + ∧ B ∈ ℕ ∧ a ∈ 0 … B ∧ b ∈ 0 … B ∧ a < b → A ⁢ b − A ⁢ a ∈ ℕ 0
56 55 adantrr ⊢ A ∈ ℝ + ∧ B ∈ ℕ ∧ a ∈ 0 … B ∧ b ∈ 0 … B ∧ a < b ∧ A ⁢ a mod 1 − A ⁢ b mod 1 < 1 B → A ⁢ b − A ⁢ a ∈ ℕ 0
57 42 recnd ⊢ A ∈ ℝ + ∧ B ∈ ℕ ∧ a ∈ 0 … B ∧ b ∈ 0 … B ∧ a < b → A ∈ ℂ
58 25 recnd ⊢ A ∈ ℝ + ∧ B ∈ ℕ ∧ a ∈ 0 … B ∧ b ∈ 0 … B ∧ a < b → a ∈ ℂ
59 57 33 58 subdid ⊢ A ∈ ℝ + ∧ B ∈ ℕ ∧ a ∈ 0 … B ∧ b ∈ 0 … B ∧ a < b → A ⁢ b − a = A ⁢ b − A ⁢ a
60 59 oveq1d ⊢ A ∈ ℝ + ∧ B ∈ ℕ ∧ a ∈ 0 … B ∧ b ∈ 0 … B ∧ a < b → A ⁢ b − a − A ⁢ b − A ⁢ a = A ⁢ b - A ⁢ a - A ⁢ b − A ⁢ a
61 44 recnd ⊢ A ∈ ℝ + ∧ B ∈ ℕ ∧ a ∈ 0 … B ∧ b ∈ 0 … B ∧ a < b → A ⁢ b ∈ ℂ
62 43 recnd ⊢ A ∈ ℝ + ∧ B ∈ ℕ ∧ a ∈ 0 … B ∧ b ∈ 0 … B ∧ a < b → A ⁢ a ∈ ℂ
63 44 flcld ⊢ A ∈ ℝ + ∧ B ∈ ℕ ∧ a ∈ 0 … B ∧ b ∈ 0 … B ∧ a < b → A ⁢ b ∈ ℤ
64 63 zcnd ⊢ A ∈ ℝ + ∧ B ∈ ℕ ∧ a ∈ 0 … B ∧ b ∈ 0 … B ∧ a < b → A ⁢ b ∈ ℂ
65 43 flcld ⊢ A ∈ ℝ + ∧ B ∈ ℕ ∧ a ∈ 0 … B ∧ b ∈ 0 … B ∧ a < b → A ⁢ a ∈ ℤ
66 65 zcnd ⊢ A ∈ ℝ + ∧ B ∈ ℕ ∧ a ∈ 0 … B ∧ b ∈ 0 … B ∧ a < b → A ⁢ a ∈ ℂ
67 61 62 64 66 sub4d ⊢ A ∈ ℝ + ∧ B ∈ ℕ ∧ a ∈ 0 … B ∧ b ∈ 0 … B ∧ a < b → A ⁢ b - A ⁢ a - A ⁢ b − A ⁢ a = A ⁢ b - A ⁢ b - A ⁢ a − A ⁢ a
68 modfrac ⊢ A ⁢ b ∈ ℝ → A ⁢ b mod 1 = A ⁢ b − A ⁢ b
69 44 68 syl ⊢ A ∈ ℝ + ∧ B ∈ ℕ ∧ a ∈ 0 … B ∧ b ∈ 0 … B ∧ a < b → A ⁢ b mod 1 = A ⁢ b − A ⁢ b
70 69 eqcomd ⊢ A ∈ ℝ + ∧ B ∈ ℕ ∧ a ∈ 0 … B ∧ b ∈ 0 … B ∧ a < b → A ⁢ b − A ⁢ b = A ⁢ b mod 1
71 modfrac ⊢ A ⁢ a ∈ ℝ → A ⁢ a mod 1 = A ⁢ a − A ⁢ a
72 43 71 syl ⊢ A ∈ ℝ + ∧ B ∈ ℕ ∧ a ∈ 0 … B ∧ b ∈ 0 … B ∧ a < b → A ⁢ a mod 1 = A ⁢ a − A ⁢ a
73 72 eqcomd ⊢ A ∈ ℝ + ∧ B ∈ ℕ ∧ a ∈ 0 … B ∧ b ∈ 0 … B ∧ a < b → A ⁢ a − A ⁢ a = A ⁢ a mod 1
74 70 73 oveq12d ⊢ A ∈ ℝ + ∧ B ∈ ℕ ∧ a ∈ 0 … B ∧ b ∈ 0 … B ∧ a < b → A ⁢ b - A ⁢ b - A ⁢ a − A ⁢ a = A ⁢ b mod 1 − A ⁢ a mod 1
75 60 67 74 3eqtrd ⊢ A ∈ ℝ + ∧ B ∈ ℕ ∧ a ∈ 0 … B ∧ b ∈ 0 … B ∧ a < b → A ⁢ b − a − A ⁢ b − A ⁢ a = A ⁢ b mod 1 − A ⁢ a mod 1
76 75 fveq2d ⊢ A ∈ ℝ + ∧ B ∈ ℕ ∧ a ∈ 0 … B ∧ b ∈ 0 … B ∧ a < b → A ⁢ b − a − A ⁢ b − A ⁢ a = A ⁢ b mod 1 − A ⁢ a mod 1
77 1rp ⊢ 1 ∈ ℝ +
78 77 a1i ⊢ A ∈ ℝ + ∧ B ∈ ℕ ∧ a ∈ 0 … B ∧ b ∈ 0 … B ∧ a < b → 1 ∈ ℝ +
79 44 78 modcld ⊢ A ∈ ℝ + ∧ B ∈ ℕ ∧ a ∈ 0 … B ∧ b ∈ 0 … B ∧ a < b → A ⁢ b mod 1 ∈ ℝ
80 79 recnd ⊢ A ∈ ℝ + ∧ B ∈ ℕ ∧ a ∈ 0 … B ∧ b ∈ 0 … B ∧ a < b → A ⁢ b mod 1 ∈ ℂ
81 43 78 modcld ⊢ A ∈ ℝ + ∧ B ∈ ℕ ∧ a ∈ 0 … B ∧ b ∈ 0 … B ∧ a < b → A ⁢ a mod 1 ∈ ℝ
82 81 recnd ⊢ A ∈ ℝ + ∧ B ∈ ℕ ∧ a ∈ 0 … B ∧ b ∈ 0 … B ∧ a < b → A ⁢ a mod 1 ∈ ℂ
83 80 82 abssubd ⊢ A ∈ ℝ + ∧ B ∈ ℕ ∧ a ∈ 0 … B ∧ b ∈ 0 … B ∧ a < b → A ⁢ b mod 1 − A ⁢ a mod 1 = A ⁢ a mod 1 − A ⁢ b mod 1
84 76 83 eqtr2d ⊢ A ∈ ℝ + ∧ B ∈ ℕ ∧ a ∈ 0 … B ∧ b ∈ 0 … B ∧ a < b → A ⁢ a mod 1 − A ⁢ b mod 1 = A ⁢ b − a − A ⁢ b − A ⁢ a
85 84 breq1d ⊢ A ∈ ℝ + ∧ B ∈ ℕ ∧ a ∈ 0 … B ∧ b ∈ 0 … B ∧ a < b → A ⁢ a mod 1 − A ⁢ b mod 1 < 1 B ↔ A ⁢ b − a − A ⁢ b − A ⁢ a < 1 B
86 85 biimpd ⊢ A ∈ ℝ + ∧ B ∈ ℕ ∧ a ∈ 0 … B ∧ b ∈ 0 … B ∧ a < b → A ⁢ a mod 1 − A ⁢ b mod 1 < 1 B → A ⁢ b − a − A ⁢ b − A ⁢ a < 1 B
87 86 impr ⊢ A ∈ ℝ + ∧ B ∈ ℕ ∧ a ∈ 0 … B ∧ b ∈ 0 … B ∧ a < b ∧ A ⁢ a mod 1 − A ⁢ b mod 1 < 1 B → A ⁢ b − a − A ⁢ b − A ⁢ a < 1 B
88 oveq2 ⊢ x = b − a → A ⁢ x = A ⁢ b − a
89 88 fvoveq1d ⊢ x = b − a → A ⁢ x − y = A ⁢ b − a − y
90 89 breq1d ⊢ x = b − a → A ⁢ x − y < 1 B ↔ A ⁢ b − a − y < 1 B
91 oveq2 ⊢ y = A ⁢ b − A ⁢ a → A ⁢ b − a − y = A ⁢ b − a − A ⁢ b − A ⁢ a
92 91 fveq2d ⊢ y = A ⁢ b − A ⁢ a → A ⁢ b − a − y = A ⁢ b − a − A ⁢ b − A ⁢ a
93 92 breq1d ⊢ y = A ⁢ b − A ⁢ a → A ⁢ b − a − y < 1 B ↔ A ⁢ b − a − A ⁢ b − A ⁢ a < 1 B
94 90 93 rspc2ev ⊢ b − a ∈ 1 … B ∧ A ⁢ b − A ⁢ a ∈ ℕ 0 ∧ A ⁢ b − a − A ⁢ b − A ⁢ a < 1 B → ∃ x ∈ 1 … B ∃ y ∈ ℕ 0 A ⁢ x − y < 1 B
95 40 56 87 94 syl3anc ⊢ A ∈ ℝ + ∧ B ∈ ℕ ∧ a ∈ 0 … B ∧ b ∈ 0 … B ∧ a < b ∧ A ⁢ a mod 1 − A ⁢ b mod 1 < 1 B → ∃ x ∈ 1 … B ∃ y ∈ ℕ 0 A ⁢ x − y < 1 B
96 95 ex ⊢ A ∈ ℝ + ∧ B ∈ ℕ ∧ a ∈ 0 … B ∧ b ∈ 0 … B → a < b ∧ A ⁢ a mod 1 − A ⁢ b mod 1 < 1 B → ∃ x ∈ 1 … B ∃ y ∈ ℕ 0 A ⁢ x − y < 1 B
97 96 rexlimdvva ⊢ A ∈ ℝ + ∧ B ∈ ℕ → ∃ a ∈ 0 … B ∃ b ∈ 0 … B a < b ∧ A ⁢ a mod 1 − A ⁢ b mod 1 < 1 B → ∃ x ∈ 1 … B ∃ y ∈ ℕ 0 A ⁢ x − y < 1 B
98 1 97 mpd ⊢ A ∈ ℝ + ∧ B ∈ ℕ → ∃ x ∈ 1 … B ∃ y ∈ ℕ 0 A ⁢ x − y < 1 B